SU1097120A1

SU1097120A1 - Ion source

Info

Publication number: SU1097120A1
Application number: SU823489901A
Authority: SU
Inventors: С.В. Наталочка
Original assignee: Предприятие П/Я В-8495
Priority date: 1982-07-02
Filing date: 1982-07-02
Publication date: 1990-08-15

Abstract

ИСТОЧНИК ИОНОВ, преимуществ венно дл обработки изделий в вакууме , содержащий магнитную систему тороидальной формы с кольцевым межполюсным зазором, анод, расположенный внутри магнитной системы зквидистактно межполюсному зазору, катод и источник питани разр да, о т л и ч а ющ и и с тем, что, с целью повышен:; ни однородности пучка ионов на выходе из источника, с одной стороны магнитной системы установлен плоский газораспределитель, а с противоположной - катод-кольцевой , межполюсный зазор магнитной системы обращен внутрь полости, образованной магнитной системой, газораспределителем и катодом, при этом газораспределитель и катод электрически изоI лированы от магнитной системы. елA SOURCE OF IONS, advantageously for processing products in vacuum, containing a magnetic system of a toroidal shape with an annular interpolar gap, an anode located inside the magnetic system with an interpolar gap, a cathode and a discharge power source, so that it is that, with the aim of increased :; on the one side of the magnetic system, a flat gas distributor is installed, and on the opposite side - a cathode-ring, the interpolar gap of the magnetic system faces inside the cavity formed by the magnetic system, the gas distributor and the cathode, while the gas distributor and cathode are electrically insulated from the magnetic system. ate

Description

Изобретение относитс к ионно-лучевой обрабо.тке изделий в вакууме и может быть использовано в микроэлектронике и приборостроении.The invention relates to ion-beam processing of articles in a vacuum and can be used in microelectronics and instrument making.

Известен источник ионов (ускоритель плазмы), содержащий магнитную /систему тороидальной формы с кольце :: вым зазором рейстрековой геометрии, диэлектрический ускрр к цнй канал, анод и тернокатод.A source of ions (plasma accelerator) is known, which contains a magnetic / toroidal system with a ring: a gap of the rarestrek geometry, a dielectric accelerator to the channel, an anode, and a thorne cathode.

В области пр молинейных унасткрв ускорительного канала источник ионов формирует однородньп вдоль канала пучок ионов, В области же закруглений однородность пучка нарушаетс . Кроме того, наличие термокатода приводит к возможности работы лишь на хиьргчески неактивных газах.In the region of the linear acceleration of the accelerator channel, the ion source forms a homogeneous ion beam along the channel. In the region of the curves, the beam uniformity is violated. In addition, the presence of a thermal cathode leads to the possibility of working only on xyrgically inactive gases.

Наиболее близким к пр едлагаемому йвл етс источник ионов, преимущественно дл обработки изделий в вакууме , содержащий магнитную систему тороидальной формы с кольцевым межполюсным зазором, анод, расположенный внутри магнитной системы эквидистантно межполюсному зазору, катод и источник питани разр да.The source of ions closest to the proposed source, mainly for processing products in vacuum, contains a magnetic system of a toroidal shape with an annular interpolar gap, an anode located inside the magnetic system of an equidistant interpolar gap, a cathode and a discharge power source.

В иавестном источнике вл етс холодным, а канал может иметь форму, удовлетвор ющую условию замкнутости азимутального дрейфа электром нов. Катодом в известном источнике обычно вл етс наружный полюс магнитной системы. Однако в любом случае пучок ионов вл етс трубчатым с прие. I сущей ему неоднородностью тока.In the original source, it is cold, and the channel may have a shape that satisfies the condition that the azimuthal drift is electrically new. The cathode in a known source is usually the external pole of the magnetic system. However, in any case, the ion beam is tubular with reception. I existing him current heterogeneity.

Целью изобретени вл етс повьпиение однородности пучка ионов на выхо де из источника.The aim of the invention is to increase the homogeneity of the ion beam at the exit from the source.

Эта цель достигаетс тем, что в известном источнике ионов преимущественно дл обработки изделий в вакууме , содержащем магнитную систему тороидальной формы с кольцевым межполюсньй4 зазором, анод, расположенный внут ри магнитной системы эквидистантно межполюсному зазору, катод и источник питани разр да, с одной стороны магнитной системы установлен плоский газораспределитель, а с противоположной - катод кольцевой формы, межполюсный зазор магнитной системы обращен внутрь полости, образованной магнитной системой, газораспределителем и, катодом, при этом газораспределитель и катод электрически изолированы от магнитной системы, кроме -РОГО, имеетс по крайней мере один дополнительный источник питани разр да. This goal is achieved by the fact that in a known ion source mainly for processing products in vacuum, containing a toroidal magnetic system with an annular interpolar gap, an anode located inside the magnetic system equidistant to the interpolar gap, the cathode and the discharge power source, on the one hand the magnetic system a flat gas distributor is installed, and on the opposite side, a cathode of annular shape, the interpolar gap of the magnetic system faces into the cavity formed by the magnetic system, the gas distributor and a cathode, wherein the gas distributor and the cathode are electrically isolated from the magnetic system, except -horn, there is at least one additional source of power discharge.

На фиг.1 показан предлагаемый источник , разрез, и система его электропитани ; на фиг,2 - то же, вид в плане.Figure 1 shows the proposed source, a cut, and its power supply system; in FIG. 2, the same plan view.

Источник содержит магнитную сйстему 1 тороидальной формы с кольцевым межполюсным зазором, формируемым полюсными наконечниками 2, в пространстве 3 магнитной системы 1 установлен эквидистаН|Тно. зазору анод 4. Холодный катод 3 и плоский газораспределитель 6 установлены с прсгтивоположных сторон магнитной системы. Катод 5 электроизолирован прокладкой 7, а газораспределитель 6 - прокладкой 8. Газ подаетс в газораспределитель 6 по трубке 9. Дл ввода газа в источник выполнены отверсти IQ. Зазор магнитной системы обращен внутрь полости 11, ограниченной магнитной системой 1 газораспределителем 6 и катодом 5.The source contains a magnetic system 1 of a toroidal shape with an annular interpolar gap formed by pole pieces 2, in the space 3 of the magnetic system 1 is set equidistantN | Tno. the anode 4 gap. The cold cathode 3 and the flat gas distributor 6 are installed on the opposite sides of the magnetic system. The cathode 5 is electrically insulated with a gasket 7, and the gas distributor 6 with a gasket 8. Gas is supplied to the gas distributor 6 through a tube 9. IQ holes are made to inject gas into the source. The gap of the magnetic system faces into the cavity 11 bounded by the magnetic system 1 by the gas distributor 6 and the cathode 5.

Пучок ионов 12, скомпенсированный по пространствелному зар ду, истекает из полости 11. Источник 13 питани разр да включен между анодом и катодом . Могут быть введены средства 14 поддержани магнитной системы 1 или газораспределител 6 под требуемым потенциалом относительно анода и катода . Магнитна система питаетс от источника 15,The ion beam 12, compensated for the space-charge charge, is exhausted from the cavity 11. The discharge power supply 13 is connected between the anode and the cathode. Means 14 may be introduced to maintain the magnetic system 1 or the gas distributor 6 at a desired potential relative to the anode and cathode. The magnetic system is powered from source 15,

Источник работает следующим образом .The source works as follows.

Рабоча камера, в которой размещаетс источник ионов откачиваетс до давлени меньше 1,, Затем через трубку 9 подают газ в газораспределитель 6, включают источники 13 и 15 электропитани , В полости 11 по боковой поверхности создают магнитное поле Н между полюсньми наконечниками 2 и электрическое поле между анодом 4 и катодом 5, Электроны за- магничены и осциллируют по магнитным силовым лини м с энергией пор дка приложенной разности потенциалов, ионизиру атомы рабочего газа. Благодар средству 14, например балластному сопротивлению Pvg, создаетс разность потенциалов между полюсными наконечниками 2 и катодом 5, при этом ocHOBi ной ток ионов замыкаетс на катод 5, Ускорение ионов обеспечиваетс за счет энергии электронов, котора передаетс за счет электрического пол пол ризации, поддерживающего квазинейтральность плазмы. Ускоренные ионы образуют ленточный пучок 12,равномерный по всей площади, В экспериментах исследовалось 16 схем коммутации электродов, которые позвол ли широко варьировать параметры пучка. Все это нар ду с решением основной задачи (повьшение однородности пучка) позвол ет расширить технологические возможности источника.The working chamber in which the ion source is placed is pumped out to a pressure of less than 1. Then, gas is supplied to the gas distributor 6 through pipe 9, power sources 13 and 15 are turned on, and a magnetic field H between the pole tips 2 and the electric field between the anode 4 and cathode 5, the electrons are magnetized and oscillate along magnetic field lines with an energy of the order of the applied potential difference, ionizing the atoms of the working gas. Due to means 14, for example, the Pvg ballast resistance, a potential difference is created between the pole pieces 2 and the cathode 5, and the ocHOBi current of the ions is closed to the cathode 5. plasma. Accelerated ions form a ribbon beam 12, uniform over the entire area. In the experiments, 16 electrode switching circuits were studied, which allowed the beam parameters to be widely varied. All this, along with the solution of the main problem (increasing the beam homogeneity), allows the technological capabilities of the source to be expanded.

Фиг.гFigg

Claims

SOURCE OF IONS, advantages for processing products in vacuum. containing a toroidal magnetic system with an annular interpolar gap, an anode located inside the magnetic system equidistant to the interpolar gap, a cathode and a discharge power source, which is important in order to increase the uniformity of the ion beam at the exit from the source, a flat gas distributor is installed on one side of the magnetic system, and a ring-shaped cathode on the opposite side, the pole gap of the magnetic system is facing the cavity formed by the magnetic system, gas distributor, and cathode, The gas distributor and cathode are electrically isolated from the magnetic system. ®